電波暗箱を使用できる測定アプリケーションと電波暗箱の特性 2003年11月（株）東陽テクニカＥＭＣマイクロウェーブ計測部ソリューションアドバイザ衛藤正悟マイクロウエーブファクトリー（株）代表取締役田中稔泰電波暗箱とは • 電波暗室よりも小さな容積で、手軽で小規模な自由空間環境（電磁シールド＋電波無響）を作ることができるのが電波暗箱です。代表的なスペック • • • • • • 暗箱サイズ送受信間距離ＱＺサイズ周波数範囲シールド特性無響特性： 2.5m長×1.5m幅×1.5m高： 1.5m ： 20cmΦ ： 800MHz∼6GHz ： 60dB以上： 30dB以上(@1GHz) システム構成の例 RS232C Encorder TOYO Encorder Box 100VAC 100VAC Agilent 86205A RF Bridge SF106(3m) SF106(3m) Agilent E8357A Network Analyzer SF104(1m) Optical Cable Optical Cable TOYO NS4903N RF Selector SF104(1m) SF106(3m) SF104(1m) Agilent E4440A Spectrum Analyzer REF FREQ BRG100 Agilent E8241A Signal Generator SF104(1m) TOYO TPC2100 Az Axis Controller Encorder RS232C National Instrument PCI-GPIB National Instrument PCI-DIO96 初版作成年月日図面番号 REV 2003年3月27日電波暗箱アンテナパターン測定システムシステム接続図承認査閲作成衛藤 1/1 主な測定アプリケーション • • • • • • • • アンテナ放射パターン測定アンテナゲイン測定アンテナＶＳＷＲ測定軸比、偏波特性測定放射電力（ＥＩＲＰ）測定放射効率測定エアセンシティビティ・ＢＥＲ感度測定マルチパス伝播環境の実現ファーフィールド条件？ｄ AUT ＤＲ１測定ｱﾝﾃﾅＲ（｜Ｒ−Ｒ1｜＜λ/16）：位相誤差 22.5°以下、ｄ＞λ：誘導電界にならないため R≧２（Ｄ＋ｄ）２／λ〔ｍ〕Ｄ：アンテナ開口寸法、λ：波長（ｍ）通常、上記のファーフィールド条件は、Ｄ／λの大きいアンテナ（供試体）に適用するもので、R>>|R-R1|という前提条件に立っています。供試体がＤ<<λの場合、点波源に近くなりますが、測定用アンテナに関しての位相誤差を考慮しておく必要があります。測定用アンテナについて距離Rが1.5mの場合、以下の式により使用するアンテナによって測定できる周波数の上限の目安がわかります。 λ≧２ｄ２／R 上式から計算すると、代表的なアンテナでは下記のようになります。 ETS Model 3164-03 0.4-6GHz （開口寸法：0.47m） 1GHz以下 ETS Model 3164-04 0.7-6GHz （開口寸法：0.33m） 2GHz以下 FMI Model DP240 2-18GHz （開口寸法：0.135m） 12GHz以下アンテナゲインの求め方 TXp TXG RXG RXp SA 空間ロスSA 〔dB〕＝１０log（（４πR／λ）２） R：送受信間距離〔ｍ〕、λ：波長〔ｍ〕 RXp＝TXp＋TXG−SA＋RXG TXG・RXG：アンテナゲイン（dBi）、TXp・RXp：送・受信電力（dBm）ですから、３アンテナ法によって、以下のような関係式が得られます。 RXp１＝TXp＋ANT１−SA＋ANT２ RXp２＝TXp＋ANT１−SA＋ANT３ RXp３＝TXp＋ANT２−SA＋ANT３上記３連立方程式を解くと、３つのそれぞれのアンテナゲインが求まります。偏波パターン測定直線偏波の送信アンテナを取付けた偏波ポジショナ用い、送信偏波の角度（ティルト角）に対する受信レベルのデータを取得します。取得データのピーク値（またはヌル）とそこから+90ﾟ（または-90ﾟ）離れた位置のレベルから次の計算式により、軸比と交差偏波レベルを算出します。軸比ＡＲ［ｄＢ］＝Ｅｍａｘ −Ｅｍｉｎ［ｄＢ］（ログ振幅）交差偏波レベル＝20 log｛（10ＡＲ／２０−1）／（10ＡＲ／２０＋1）｝実効放射電力の測定 TXsg 0dBm Gtsg Gr RXsg Lsp Lcbt Lcbr 上記のように、標準ゲインアンテナと0dBm出力の信号発生器を用いて送信させ、測定に使用するアンテナと受信機で受信する場合、次式が成り立ちます。 RXsg＝TXsg−Lcbt＋Gtsg−Lsp＋Gr−Lcbr RXsg：標準ゲインアンテナ送信時の受信レベル[dBm] TXsg：信号発生器出力[0dBm] Lcbt：送信ＲＦケーブルロス[dB] Gtsg：標準アンテナゲイン[dBi] Lsp：空間ロス[dB] Gr：測定用受信アンテナゲイン[dBi] Lcbr：受信ＲＦケーブルロス[dB] 実効放射電力の測定（つづき） TXeirp Gr RXeut Lsp EUT Lcbr 一方、供試器を測定する場合は、上図のようになり、この場合の関係式は、 RXeut＝TXeirp−Lsp＋Gr−Lcbr RXeut：ＥＵＴ測定時の受信レベル[dBm] TXeirp：ＥＵＴの実効放射電力[dBm] Lsp：空間ロス[dB] Gr：測定用受信アンテナゲイン[dBi] Lcbr：受信ＲＦケーブルロス[dB] これら２つの式から、下記の関係式が得られます。 TXeirp＝RXeut−RXsg＋TXsg−Lcbt＋Gtsg 上式の右辺は、測定値もしくは既知の値となりますので、実効放射電力が求まります。携帯電話端末の測定スペアナコミュニケーション・アナライザ（基地局シミュレータ）マルチパス伝播環境シグナルジェネレータカップラ可変ATT 遅延線電波暗箱測定の注意 • できるだけ実効面積の小さなブロードビームの測定用アンテナを使用する • 開口が大きな測定用アンテナでは、ニアフィールド領域になるので、所定のゲインは得られない。